絮凝沉淀法测定氨氮的实验优化探讨

郭 宏， 党晋华， 许 涛， 王林芳， 乔鹏明

(山西省环境科学研究院，山西 太原 030027)

分析与测试

絮凝沉淀法测定氨氮的实验优化探讨

郭 宏， 党晋华， 许 涛， 王林芳， 乔鹏明

(山西省环境科学研究院，山西 太原 030027)

依据标准HJ535-2009，采用絮凝法处理氨氮水样时需调节pH=10.5。通过研究获取一个准确的加碱量，能够使沉淀过程迅速完成，消除浊度、色度和悬浮物干扰。并针对水样类别，采取适当的取样方式和取样量，以节省时间。补充检测标准的操作可行性，提高分析方法的精密度和准确度。

氨氮絮凝沉淀法；加碱量；取样；预处理优化

引 言

水中氨氮的来源主要为生活污水中含氮有机物受微生物作用的分解产物、焦化废水和合成氨化肥厂废水以及农田排放等。此外，在无氧环境中，水中存在的亚硝酸盐亦可受微生物作用，还原为氨。在有氧环境中，水中氨亦可转变为亚硝酸盐，甚至继续转变为硝酸盐。上述水中各种形态的氮化合物，即水质氨氮。

鱼类对水中氨氮比较敏感，含量高时会致其死亡，同时给人类的饮用水安全和生命健康带来风险。当今社会工业生产的迅猛发展也伴生了严重的工业污染，进一步使得人类生活用水和生产用水恶化，时有污染事件发生，威胁着人类文明的可持续发展。测定水质氨氮有助于评价水体被污染和“自净”状况，进而采取有效的污染控制对策和精准的靶向治理措施，净化水环境。

1 实验方案

依据标准HJ535-2009，采用某厂污水样、标准样品、实验用水及现场水空白，通过絮凝沉淀比色法测定，以观察沉淀物形状来确定样品的加碱量，拟减少静置时间；分析吸光度(或浓度)与加碱量、沉淀表观效果的关系；针对水样类别，采取适当的取样方式、量器具和取样量，以期节省时间，并力求避免沉淀物带入上清液。以此为提纲，策划系列实验，探求结果，进一步指导氨氮样品的测定分析。

2 实验过程

2.1 仪器

1) 可见分光光度计：具1 cm和2 cm比色皿；

2) 精密pH计；

3) mlG1玻璃砂芯漏斗[1](盐酸洗)；

4) 50 mL具塞刻度比色管；

5) 100 mL三角瓶。

6) 实验室常规玻璃器皿。

2.2 试剂(括号内对应检测标准HJ535-2009序号)

下述内容中试剂为分析纯和有证标物：

1) 无氨去离子水(4.1)；

2) 纳氏试剂(4.4)；

3) 酒石酸钾钠溶液(4.5)；

4) 硫酸锌溶液(4.7)；

5) 氢氧化钠溶液(4.8)；

6) 氨氮标准溶液(4.14)；

7) 氨氮标准样品；

8) 硫酸；

9) 1+1盐酸洗液。

2.3 絮凝沉淀法预处理步骤

2.3.1 絮凝沉淀

摇匀水样，取100 mL样品放入三角瓶，加入1.0 mL硫酸锌溶液，再加氢氧化钠，逐滴加入，或以0.1 mL为单位边加边摇，直至产生矾花下沉明显、静置3 min不溶。同步测试pH值，要求10.5±0.5。静置10 min，取其上清液比色分析。

2.3.2 取样量和取样方式

针对水质类别，确定适当的取样量。取样量<10.00 mL，移液管取样；10.00 mL≤取样量<25.00 mL，直接倾倒上清液；25.00 mL<取样量≤50.00 mL，玻璃砂芯漏斗过滤[1]上清液至具塞刻度比色管中。若测定大批量样品，一般可直接倾倒上清液；若有絮凝分离不清情形，再用砂芯漏斗过滤[1]。

2.4 测定记录

2.4.1 实验方法

直接比色法绘制标准曲线，见表1。

表1 校准曲线系列表

空白样品、标准样品分别为不加酸与加酸制备样，采取直接比色法和絮凝沉淀法对照测定，结果见表2和第36页表3。

表2 空白测定表

实际样品分别为不加酸与加酸制备样，采取絮凝沉淀法对照测定，结果见第36页表4。

2.4.2 实验条件

标液10 mg/L，波长420 nm，温度(17±1)℃，比色皿2 cm，显色后放置10 min。

2.4.3 实验结果

实验数据表明，标准曲线3个指标均符合氨氮回归参数要求；同批的实验用水作空白，无论加酸与否，无论直接比色法还是絮凝沉淀法，实验室空白与现场空白吸光度均值均无差别，且吸光度≤0.030，符合检测标准；以同步的标准样品测定中直接比色法验证，测定值符合保证值范围，首先说明实验仪器、试剂、人员分析(不含絮凝沉淀环节)质控系统正常且优良。

上述样品测定中，污水样pH值、加碱量、产生沉淀形状及同步pH值、吸光度值全方位对照，以同步的标准样品测定表3中絮凝法来验证预处理过程，表明该批次实际水样测定结果准确可靠，反映出该方式絮凝预处理效果的优异性。

表3 标样测定表①

表4 样品测定表

3 结果讨论

3.1 加碱量

依据标准HJ535-2009所载，絮凝沉淀法预处理100 mL水样，加1.0 mL硫酸锌、0.1 mL～0.2 mL氢氧化钠[2]。实验中发现，空白或清洁水样，不加酸处理，絮凝加碱量0.1 mL～0.2 mL；加酸处理的空白或清洁水样，加碱量需0.4 mL。此为实验室试剂空白和现场空白或清洁水样的经验加碱量。到此求出本实验室试剂空白和现场空白或清洁水样的经验加碱量。

对于污水样，加碱量大于0.2 mL，不宜确定一个固定的加碱量，应逐滴加入，充分摇匀，观察矾花下沉明显[3]，无论呈絮状还是粒状，放置3 min不溶，加入的氢氧化钠量基本刚刚好。若有不足或过头，酸碱回调，直至沉淀不溶，不测pH值亦可。静置10 min取样，此处缩短了时间，减少了测定pH值程序。

水样pH=10.5左右时，生成的矾花最好。pH值过低或过高都会影响沉淀效果。pH值过低，矾花少，不易沉淀，存在细颗粒，干扰去除也不完全；加入纳氏试剂后，会生成新絮状物，水样变混，影响比色。pH值过高，已生成的氢氧化锌共沉淀物会直接溶解，无法得到澄清水样[3]。应加酸或碱，回调pH值到10.5稳定。但pH值会随时间的延长而降低，沉淀形状会由絮状大团变成小颗粒状。絮凝稳定后，尽快测定。

从空白、标样絮凝后看，若干份平行水样给予相同的加碱量、矾花3 min不溶、pH值均达到10.5时，絮凝沉淀形状有所不同，有的呈絮团块状，有的呈细小颗粒片状层。此情形说明水样的不均质性，应充分摇匀，保持足够的凝聚吸附能力，静置10 min取样。形状虽有差异，但只要上清液不浑浊，不会影响测定。

3.2 取样量及方式

针对水质类别，确定取样量。地表水、地下水、湖库水：10.00 mL～50.00 mL；生活污水，造纸、焦化、合成氨化肥厂氨氮特征工业废水和城镇生活污水处理厂污废水进口与排口：0.1 mL～10.0 mL。取样范围：0.1 mL～50.0 mL。若超标准曲线范围，可采用空白稀释或减少取样量；若取样量不足50 mL，未检出，可加大取样量至50 mL。取样方式依据上述实验步骤：取样量≤10.00 mL，移液管取样；10.00 mL<取样量≤25.00 mL，直接倾倒上清液；25.00 mL<取样量≤50.00 mL，玻璃砂芯漏斗过滤上清液至具塞刻度比色管中实施，尽可能避免沉淀物带入上清液。此举不仅避免了沉淀物带入比色液，而且不存在定性滤纸过滤对比色液含氨量的影响[4]，过滤时间少于采用定性滤纸过滤或离心时间，长期使用省电、省时、省力。若倾倒上清液，带入些许没有分离彻底的絮凝体，影响显色液的吸光度，使得纳氏试剂分光光度法分析结果偏高。此时，可滴加硫酸澄清，去除悬浊度的影响[5]。

4 结束语

上述内容是絮凝沉淀法优化实验的结论。据此方式预处理，解决了絮凝关键问题，可以补充检测标准的操作可行性，提高分析方法的精密度和准确度，保证不同检测人员之间检测结果的一致性和可比性，对促进检测工作的多快好省具有积极意义。

[1] 陈红霞，陶巧健，邵杨芬.纳氏试剂分光光度法测定氨氮[J].硅谷,2015(3):71-72.

[2] 环境保护部.水质氨氮的测定：纳氏试剂分光光度法：HJ535-2009[S].北京:中国环境科学出版社,2009.

[3] 彭秀霞，关柏清.氨氮测定中的常见问题分析及解决方法[J].黑龙江环境通报,2011,35(1):36-37,42.

[4] 潘海婷，朱日龙，罗岳平.氨氮实验室空白偏高的影响因素研究[J].中国环境监测，2012,28(5):83-87.

[5] 施新峰，娄明华，钱佩琪.消除絮凝沉淀法测定氨氮的干扰[J].干旱环境监测，2013，27(1)：37-38，48.

Experimental optimization of flocculation and precipitation for determination of ammonia nitrogen

GUO Hong, DANG Jinhua, XU Tao, WANG Linfang, QIAO Pengming

(Shanxi Institute of Environmental Sciences, Taiyuan Shanxi 030027, China)

According to the standard HJ535-2009, the flocculation process is used to deal with the water of ammonia nitrogen, which needs to be adjusted with pH=10.5. To obtain an accurate content of alkali through research makes the precipitation process completed quickly, eliminating turbidity, chroma and suspended solids in water samples.An appropriate amount of sampling using the right way for water samples saves time.The feasibility of the standard operation is completed, and the precision and accuracy of analysis method is improved.

flocculation of ammonia nitrogen; alkali; sampling; pretreatment optimization

2016-12-08

山西省科技攻关项目(20150313001-2)和山西省自然科学基金项目(2013011040-7)

郭 宏，女，1971年出生，2008年毕业于中北大学，本科，工程师，从事环境监测工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.01.10

O657

A

1004-7050(2017)01-0034-04